a)Các sóng vô tuyến điện, tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tỏ ngoỰi, tia X, vộ tia gamma (sỳ xĐt ẻ chđểng IX) lộ sãng ệiỷn tõ. Cịc loỰi sãng ệiỷn tõ ệã tuy ệđĩc tỰo ra bẻi nhọng cịch rÊt khác nhau, nhðng về bản chất thì chúng cũng chỉ là một và giữa chúng không có một ranh giới nào thật rõ rệt.
Tuy vẺy, ta còng ệ thÊy rỪng, vừ cã tẵn sè vộ bđắc sãng khịc nhau, nên các sóng điện từ có những tính chất rất khác nhau (có thể nhìn thấy hoặc không nhìn thấy, có khả năng đâm xuyên khác nhau, cịch phịt khịc nhau). Cịc tia cã bđắc sãng cộng ngớn (tia X, tia gamma) có tính đâm xuyên càng mạnh, dễ tác dụng lên kính ảnh, dễ làm phát quang các chất và dễ ion hoá không khí.
Trong khi ệã, vắi cịc tia cã bđắc sãng dội, ta dÔ quan sịt hiỷn tđĩng giao thoa.
b)Dđắi ệẹy lộ bờng sớp xạp vộ phẹn loỰi cịc sãng ệiỷn tõ theo thụ tù bđắc sãng (tÝnh ra mĐt) giờm dẵn, hay theo thụ tù tẵn sè tẽng dẵn, thđêng gải lộ thang sãng ệiỷn tõ.
Bảng 41.1
MiÒn sãng ệiỷn tõ Bđắc sãng (m) Tẵn sè (Hz) Sóng vô tuyến điện 3.104ữ10−4 ∼104 ữ3.1012 Tia hồng ngoại 10−3ữ7,6.10−7 3.1011ữ4. 1014
ánh sáng nhìn thấy 7,6.10−7ữ3,8.10−7 4.1014ữ8.1014 Tia tử ngoại 3,8.10−7 ữ10−9 8.1014ữ3.1017
Tia X 10−8÷10−11 3.1016÷3.1019
Tia gamma Dđắi 10−11 Trến 3.1019
n=
Hình 41.3Thang sóng điện từ và cách thu, phát.
1. Tia X là gì ? Nó có tính chất và công dụng gì ? 2. Trình bày nguyên tắc tạo ra tia X.
3. Nêu những nét khái quát về thang sóng điện từ.
1. Tia Rển-ghen, hay tia X, lộ sãng ệiỷn tõ cã bđắc sãng A. lớn hơn tia hồng ngoại.
B. nhỏ hơn tia tử ngoại.
C. nhá quị, khềng ệo ệđĩc.
D. khềng ệo ệđĩc, vừ nã khềng gẹy ra hiỷn tđĩng giao thoa.
2. Phát biểu nào sau đây là đúng ?
Tính chất quan trọng nhất của tia X, phân biệt nó với các bức xạ điện từ khác (không kể tia gamma), là A. tác dụng mạnh lên kính ảnh. B. khả năng ion hoá các chất khí.
C. tác dụng làm phát quang nhiều chất. D. khả năng xuyên qua vải, gỗ, giấy,...
bài tập c©u hái
Ngộy nay, ệÓ tỰo tia X, ngđêi ta dỉng èng Cu-lÝt-giể. ậã lộ mét èng thuũ tinh (Hừnh 41.4) trong lộ chẹn khềng, cã gớn ba ệiỷn cùc : mét dẹy nung FFỖ bỪng vonfam (dẹy nộy ệđĩc cuộn thứ cấp của biến thế nung nóng) dùng làm nguồn
phát êlectron ; catôt Kbằng kim loại, để làm cho các êlectron phóng ra từ dây FF’ đến hội tụ vào anôt A (ệăng thêi lộ ệèi catềt) lộm bỪng kim loỰi, ệđĩc lộm nguéi bỪng dưng nđắc khi èng Cu-lÝt-giể hoỰt ệéng.
Anềt vộ catềt ệđĩc mớc vộo nguăn ệiỷn xoay chiÒu.
Tuy ống Cu-lít-giơ chỉ hoạt động trong nửa chu kì đầu, khi anềt Acã ệiỷn thạ dđểng so vắi catềt K, nhđng ệiÒu
đó không gây trở ngại gì cho việc quan sát hay chụp
ảnh bằng tia X.
Bài Đọc thêm
Cầu vồng
Hình 41.5 minh hoạ nguyên tắc tạo ra cầu vồng. Tia sịng Mẳt Trêi tắi mét giảt nđắc mđa rểi xuèng tõ ệịm mây, bị khúc xạ lần đầu, sau đó bị phản xạ trong giọt nđắc, vộ cuèi cỉng bỡ khóc xỰ lẵn thụ hai ra khái giảt nđắc ệi tắi mớt ta. Biạt chiạt suÊt cựa giảt nđắc, ngđêi ta chụng minh ệđĩc rỪng, chỉm tia lã khái giảt nđắc ệỰt cđêng ệé cùc ệỰi khi ệé lỷch trung bừnh cựa nã ệèi vắi chỉm tia tắi vộo khoờng 40oọ 42o. Giảt nđắc ệãng vai trò một hệ tán sắc giống nhð lăng kính : chùm tia tím (T) bị lệch nhiều hơn chùm tia đỏ (Đ).
Mét ngđêi muèn trềng thÊy cẵu văng phời ệờm bờo cã hai ệiÒu kiỷn. Mét lộ, ngđêi quan sịt phời ẻ khoờng giọa Mẳt Trêi vộ cịc giảt nđắc mđa. Hai lộ, gãc giọa Mẳt Trêi, giảt nđắc vộ mớt ngđêi quan sịt phời nỪm trong khoờng 40oữ42o. Do hai điều kiện đó, ta chỉ có thể trông thấy cầu vồng trên bầu trời vào buổi sáng và buổi chiều, nếu
ệã lộ cẵu văng tỰo nến bẻi nhọng giảt nđắc mđa. ẻbiến giắi trến cựa cẵu văng lộ tia ệá ệạn tõ nhọng giảt nđắc mđa ẻ phÝa trến, ụng vắi gãc 42o. Cưn ẻ biến giắi dđắi cựa cẵu văng lộ tia tÝm ệạn tõ nhọng giảt nđắc mđa ẻ
phÝa dđắi, ụng vắi gãc 40o. NỪm ẻ giọa theo thụ tù tõ trến xuèng lộ cịc tia sịng mộu cam, vàng, lục, lam và chàm, gộp với hai màu ngoài cùng đỏ và tím thành bảy màu cầu vồng.
Nạu tia sịng Mẳt Trêi phờn xỰ hai lẵn bến trong cịc giảt nđắc thừ sỳ hừnh thộnh cẵu văng kĐp. Chiạc cẵu văng thụ hai cã thụ tù cịc mộu ngđĩc lỰi vắi cẵu văng thụ nhÊt, tục lộ mộu tím ở trên cùng, rồi đến các màu chàm, lam, lục, vàng, cam, đỏ.
Em cã biÕt ?
Hình 41.4.ống Cu-lít-giơ
Hình 41.5Sự tạo thành cầu vồng.
Alà cầu vồng ; Blà đám mây tạo mða ; Slà chùm tia sáng Mặt Trời ;
Olà mắt quan sát viên đứng trên mặt đất ; Glộ giảt nđắc, tỰi ệã cã sù khóc xỰ vộ phản xạ tia sáng Mặt Trời tới nó.
1. Mục đích
Quan sịt hiỷn tđĩng giao thoa cựa ịnh sịng trớng qua khe Y-ẹng. HiÓu ệđĩc hai phđểng ịn xịc ệỡnh bđắc sãng ịnh sịng.
Xịc ệỡnh bđắc sãng cựa ịnh sịng ệển sớc dùa vộo hiỷn tđĩng giao thoa cựa
ánh sáng đơn sắc qua khe Y-âng.
Rèn luyện kĩ năng lựa chọn và sử dụng các dụng cụ thí nghiệm để tạo ra hệ vân giao thoa.
2. Cơ sở lí thuyết
Khi hai sóng ánh sáng đơn sắc phát ra từ hai nguồn kết hợp giao nhau thì có hiỷn tđĩng giao thoa. Khoờng vẹn (khoờng cịch giọa hai vẹn sịng hoẳc hai vẹn tèi cỰnh nhau) , trong ệã λ lộ bđắc sãng cựa ịnh sịng ệển sớc,D lộ khoờng cách từ khe Y-âng đến màn quan sát và alà khoảng cách giữa hai khe (Hình 42.1).
Hình 42.1Sự giao nhau của hai sóng ánh sáng đơn sắc phát ra từ khe Y-âng.
Nạu ệo ệđĩc i, Dvộ athừ ta xịc ệỡnh ệđĩc bđắc sãng cựa ịnh sịng ệển sớc theo
công thức .
Vì ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc khác nhau và khoảng vẹn phô thuéc vộo bđắc sãng ịnh sịng, nến khi hai chỉm ịnh sịng trớng giao nhau thì trên màn, ta sẽ quan sát thấy nhiều hệ vân giao thoa của các sóng ánh sáng đơn sắc và chúng không trùng khít nhau.
3. Phđểng ịn thÝ nghiỷm
a) Phđểng ịn 1
thực hành :
x ịc ệỡnh bđắc sãng ịnh sịng
42 42
Kính giao thoa là một hệ đồng trục (Hình 42.2) gồm các bộ phận sau :
−Nguồn sáng : Đèn pin 3 V −1,5 W (1).
−ống hình trụ L1chứa các khe, gồm :
+ ậỵa trưn (2) cã khe hứp S dảc theo ệđêng kÝnh ệỵa vộ ệđĩc gớn cè ệỡnh ẻ
®Çu èng.
+Đĩa tròn (3) nằm ở đầu kia của ống, có hai khe S1, S2rộng mm, song song vắi khe S, cịch nhau 0,25 mm. ậỵa (3) ệđĩc gớn vộo mẳt phỬng cựa mét thÊu kÝnh hội tụ có tiêu cự bằng khoảng cách từ đĩa (2) tới đĩa (3).
−èng quan sịt hừnh trô L2cã ệđêng kÝnh bỪng ệđêng kÝnh èng L1, găm : +Kính lúp (5) nằm ở đầu ống, đóng vai trò là một thị kính.
+Mộn hụng vẹn giao thoa (4) lộ mét ệỵa trong suèt, cã thđắc chia ệạn mm ệÓ
ệo khoờng vẹn, nỪm ẻ gẵn tiếu diỷn cựa kÝnh lóp. Vỡ trÝ cựa mộn hụng vẹn ệđĩc
đánh dấu bằng vạch Mở bên ngoài ống L2.
ậÌn vộ èng L1ệđĩc gớn khÝt ệăng trôc trong èng ệỡnh hđắng L3sao cho dẹy tãc bãng ệÌn nỪm song song vắi cịc khe. ẻ thộnh èng L3 cã khe L nỪm trđắc ệỵa tròn (2) để lắp kính lọc sắc và có vạch đánh dấu vị trí Kcủa hai khe S1, S2. ống quan sịt L2lăng khÝt trong èng ệỡnh hđắng L3vộ cã thÓ dỡch chuyÓn ệđĩc dảc theo èng L3để thay đổi khoảng cách từ hai khe (3) tới màn (4).
−Kính lọc sắc màu đỏ và kính lọc sắc màu xanh.
− Thđắc chia ệạn milimĐt.
H×nh 42.2 KÝnh giao thoa.
Tiến trình thí nghiệm
−Xịc ệỡnh bđắc sãng cựa ịnh sịng ệá vộ bđắc sãng cựa ịnh sịng xanh +Đặt kính lọc sắc màu đỏ vào kheLvà bật công tắc đèn pin.
+ Đặt mắt nhìn hệ vân giao thoa qua kính lúp (5) và xoay nhẹ ống quan sát L2sao cho cịc vỰch chia trến thđắc ẻ mộn (4) song song vắi cịc vẹn giao thoa.
1 10 101
+Dịch chuyển ống L2(kéo ra hoặc đẩy vào) tới khi điểm giữa của tất cả các vân sáng hoặc của tất cờ cịc vẹn tèi trỉng vắi cịc vỰch chia trến thđắc (Hình 42.3). Khi đó, khoảng vân i= 0,1 mm.
+ Dỉng thđắc ệo khoờng cịch tõ khe Y-ẹng tắi màn D1= KMvà ghi vào bảng số liệu.
+ Xê dịch ống quan sát L2hai lần để tìm vị trí của mộn mộ ta cho rỪng cịc vỰch chia trến thđắc ẻ mộn trùng với điểm giữa của các vân sáng hoặc của các vẹn tèi. Dỉng thđắc ệo D2, D3tđểng ụng vộ ghi vộo bảng số liệu.
Cho biÕt a= 0,250 mm 0,005 mm, i = 0,100 mm 0,005 mm, tÝnh theo các công thức :
; ;
+ Lẳp lỰi cịc bđắc thÝ nghiỷm trến ụng vắi kÝnh lảc sớc mộu xanh.
− Quan sịt hiỷn tđĩng giao thoa cựa hai chỉm ịnh sịng trớng + Bỏ kính lọc sắc ra khỏi khe L.
+ Đặt mắt nhìn hệ vân giao thoa qua kính lúp (5). Mô tả hệ vân giao thoa quan sát
ệđĩc vộ giời thÝch kạt quờ quan sịt nộy.
+ Nếu thay đổi D, hệ vân giao thoa sẽ thay đổi nhð thế nào ? Tiến hành thí nghiệm kiểm tra dự đoán.
b) Phđểng ịn 2 Dụng cụ thí nghiệm
−Đèn laze bán dẫn 1 ữ5 mW.
− Tấm chứa khe Y-âng gồm hai khe hẹp, song song và cách nhau a= 0,4 mm.
−Màn hứng vân giao thoa.
− Các đế để đặt đèn, tấm chứa khe Y-âng và màn hứng vân giao thoa.
−Thđắc cuén chia ệạn milimĐt.
λ = + + ∆
i a
i a D ia D
= D
Hình 42.3Hệ vân giao thoa trên màn.
Hừnh 42.4 ThÝ nghiỷm xịc ệỡnh bđắc sãng ịnh sáng laze
Tiến trình thí nghiệm
−Cố định lên giá đèn laze và tấm chứa khe Y-âng.
− Nối đèn vào nguồn điện xoay chiều 220 V và điều chỉnh tấm chứa khe Y-âng sao cho chùm tia laze phát ra từ đèn chiếu đều vào Y-âng kép.
−Đặt màn hứng vân song song và cách tấm chứa Y-âng kép khoảng 1 m để làm xuất hiện trên màn hệ vân giao thoa rõ nét.
−Dỉng thđắc ệo khoờng cịch D1tõ khe Y-ẹng tắi mộn vộ khoờng cịch l1giọa 6 vân sáng hoặc 6 vân tối liên tiếp. Điền các giá trị D1, l1vào bảng số liệu.
TÝnh, ghi vộo bờng sè liỷu khoờng vẹn i1= vộ bđắc sãng ịnh sịng laze theo
công thức .
− Lẳp lỰi bđắc thÝ nghiỷm trến ụng vắi hai giị trỡ D lắn hển D1bỪng cịch dỡch chuyển màn hứng vân.
−Tính và ∆λ.
4. Báo cáo thí nghiệm
a) Mục đích thí nghiệm.
b) Cơ sở lí thuyết.
c) Tiến trình thí nghiệm.
d) Kết quả thí nghiệm.
Phđểng ịn 1 :
−Xịc ệỡnh bđắc sãng cựa ịnh sịng ệá vộ bđắc sãng cựa ịnh sịng xanh.
a= 0,250 mm 0,005 mm ; i= 0,100 mm 0,005 mm Bảng 42.1
LÇn thÝ
nghiệm (mm)D1 D2 (mm) D3
(mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) ứng với
kính lọc sắc màu đỏ ứng với kính lọc sắc
màu xanh
−Mô tả hệ vân giao thoa của hai chùm ánh sáng trắng và giải thích kết quả quan sịt ệđĩc.
−Mô tả sự thay đổi của hệ vân giao thoa khi thay đổi D.
Phđểng ịn 2 :Xịc ệỡnh bđắc sãng ịnh sịng laze Bảng 42.2
;
e) NhËn xÐt.
1. Trong phđểng ịn 1, vừ sao phời ệiÒu chửnh dẹy tãc bãng ệÌn nỪm song song vắi cịc khe ? Nạu ệẳt vuông góc thì sao ?
2. Trong phđểng ịn 2, vừ sao phời ệẳt mộn hụng vẹn giao thoa song song vắi tÊm chụa khe Y-ẹng ? Nạu ệẳt nghiếng mét gãc 45othừ cã ờnh hđẻng gừ ệạn thÝ nghiỷm ?
1. TỰi sao ẻ phđểng ịn 1, bỪng cịch dỡch chuyÓn èng quan sịt, ta cã thÓ lộm cho khoờng vẹn ệỰt giá trị i = 0,1 mm. Khi nào thì phải kéo ống quan sát ra và khi nào thì phải đẩy ống quan sát ngđĩc lỰi ?
2. ẻphđểng ịn 2 :
−Nếu thay đèn laze phát ánh sáng màu đỏ bằng đèn laze phát ánh sáng màu xanh thì hệ vân giao thoa thu ệđĩc trến mộn sỳ thay ệữi nhđ thạ nộo ?
− Nạu mẫi khe trong khe Y-ẹng ệđĩc chiạu sịng nhê mét ệÌn laze riếng biỷt phịt ịnh sịng cỉng bđắc sãng thừ hiỷn tđĩng trến mộn quan sịt ệđĩc sỳ nhđ thạ nộo ?
bài tập c©u hái
Lần thí nghiệm D(mm) l(mm) i = (mm) (mm)
1 2 3
1.Hiỷn tđĩng tịn sớc lộ hiỷn tđĩng mét chỉm ịnh sịng trớng truyÒn qua lẽng kÝnh bỡ phân tách thành các thành phần đơn sắc khác nhau : tia tím bị lệch nhiều nhất, tia đỏ bị lệch ít nhất.
Nguyến nhẹn cựa hiỷn tđĩng tịn sớc ịnh sịng lộ do tèc ệé truyÒn ịnh sịng trong mềi trđêng trong suèt phô thuéc vộo tẵn sè cựa ịnh sịng. Vừ vẺy chiạt suÊt cựa mềi trđêng trong suèt phô thuéc vộo tẵn sè (vộ bđắc sãng cựa ịnh sịng). ịnh sịng cã tẵn sè cộng nhá (bđắc sãng cộng dội) thừ chiạt suÊt cựa mềi trđêng cộng bĐ.
ịnh sịng ệển sớc lộ ịnh sịng cã bđắc sãng (tẵn sè) vộ mộu sớc nhÊt ệỡnh ; nã khềng bị tán sắc khi đi qua lăng kính. ánh sáng trắng (ánh sáng phức tạp) là tập hợp của rất nhiều ánh sáng đơn sắc khác nhau.
Hiỷn tđĩng tịn sớc ịnh sịng ệđĩc ụng dông trong mịy quang phữ ệÓ phẹn tÝch chỉm
ánh sáng phức tạp, do các nguồn sáng phát ra, thành các thành phần đơn sắc.
2.Hiỷn tđĩng ịnh sịng khềng tuẹn theo ệỡnh luẺt truyÒn thỬng, quan sịt ệđĩc khi ịnh sáng truyền qua lỗ nhỏ, hoặc gần mép những vật trong suốt hoặc không trong suốt, gọi là sự nhiễu xạ ánh sáng.
3.Hai sóng ánh sáng kết hợp khi gặp nhau sẽ giao thoa với nhau.
Vân giao thoa (trong thí nghiệm với khe Y-âng) là những vạch sáng và tối xen kẽ nhau một cách đều đặn, có khoảng vân là .
4.Quang phữ liến tôc chử phô thuéc vộo nhiỷt ệé cựa nguăn sịng vộ ệđĩc ụng dông
để đo nhiệt độ của nguồn.
Quang phổ vạch hấp thụ và phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì khác nhau.
Những vạch tối trong quang phổ vạch hấp thụ của một nguyên tố nằm đúng vị trí những vạch màu trong quang phổ vạch phát xạ của nguyên tố ấy.
5.Ngoài quang phổ nhìn thấy còn có các bức xạ không nhìn thấy : tia hồng ngoại (cã bđắc sãng tõ vội milimĐt ệạn 0,76 mm), tia tỏ ngoỰi (cã bđắc sãng tõ 3,8.10−7m
ệạn 10−9m), tia X (cã bđắc sãng 10−8m ệạn 10−11m)... Cịc bục xỰ nộy ệđĩc phịt ra trong những điều kiện nhất định : tia hồng ngoại do các vật bị nung nóng phát ra, cưn tia X ệđĩc phịt ra tõ mẳt ệèi catềt cựa èng tia X. Cịc bục xỰ ệã cã nhiÒu tÝnh chất và công dụng khác nhau.
Tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia X... đều là các sóng điện từ nhðng cã bđắc sãng khịc nhau.
ãm tớt chđểng VI
T T